Friksjonsfaktor

Friksjonsfaktor, ofte kalt Darcy–Weisbach-friksjonsfaktor, er et dimensjonsløst tall som brukes i beregninger av trykkfall i rør som følge av friksjon mellom væsken og innvendig overflate. Den inngår i formelen for head loss, hf = f (L/D) (v^2/(2g)), der hf er head loss, L er rørets lengde, D er diameter, v er middelstrømhastighet og g er gravitasjonsakselerasjonen. Trykktapet Δp kan også uttrykkes som Δp = ρ g hf = f (L/D) (ρ v^2/2).

Friksjonsfaktoren avhenger av strømningens regime og rørets ruhet. Ved laminar strømning er f = 64/Re, hvor Reynolds-tallet Re = ρ v D / μ. I turbulent strømning avhenger f av både Re og relativ ruhet ε/D; dette gir forskjellige verdier for glatt og ru overflate.

Bestemmelse av f kan gjøres eksperimentelt eller ved hjelp av korrelasjoner og diagrammer. Moody-diagrammet viser f som funksjon av Re og relativ ruhet. For turbulent strømning brukes Colebrook–White-ligningen: 1/√f = -2 log10( (ε/(3.7D)) + 2.51/(Re√f) ). Det finnes også eksplisitte tilnærminger som Swamee–Jain og Haaland.

Praktisk bruk: friksjonsfaktoren er sentral i hydraulisk design av vannforsyning, avløp og industriell rørføring, der nøyaktig estimat av trykkfall er viktig for å dimensjonere pumper, ventiler og rørsystemer. Valg av Darcy- eller Fanning-friksjonsfaktor og validiteten til tilnærmingene må avklares for den aktuelle rørgeometrien og Reynolds-nummeret.